一种用于输电线路的无人机测距装置及其测距方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于无人机测距技术领域，特别涉及一种用于输电线路的无人机测距装置及其测距方法。本发明专利技术包括主控电路、传感器电路、无线通信电路、CAN总线通信电路以及供电电路，操作人员通过控制器控制飞行平台飞行，所述传感器电路包括激光测距单元、超声波测距单元、倾角测量单元，激光测距单元和超声波测距单元均用来测量飞行平台与输电线路之间的净空距离以及飞行平台与障碍物之间的净空距离，当激光测距单元或超声波测距单元出现故障时，另一个也可以继续工作，倾角测量单元则用于测量输电线路与垂直方向的倾斜角度、障碍物与垂直方向的倾斜角度。本发明专利技术能够准确地测量障碍物与输电线路之间的距离，本发明专利技术的测量范围广、结构简单、成本低廉。

Unmanned aerial vehicle distance measuring device for transmission line and distance measuring method thereof

The invention belongs to the technical field of unmanned aerial vehicle ranging, in particular to a UAV ranging device used for a transmission line and a distance measuring method thereof. The invention comprises a main control circuit, sensor circuit, wireless communication circuit, CAN bus communication circuit and power supply circuit, the operator through the controller to control the flight platform flight, the sensor circuit includes a laser ranging unit, ultrasonic ranging unit, angle measuring unit between laser ranging unit and ultrasonic ranging unit are used to measure the flight between the platform and the transmission line clearance and flight platform and obstacle clearance, when the laser ranging unit or ultrasonic ranging unit fails, another can continue to work, inclination angle, angle measurement unit is used for measurement of transmission line and the vertical direction and the vertical direction of the obstacles. The invention can accurately measure the distance between the obstacle and the transmission line, and the measuring range of the invention is wide, the structure is simple, and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种用于输电线路的无人机测距装置及其测距方法
本专利技术属于无人机测距
，特别涉及一种用于输电线路的无人机测距装置及其测距方法。
技术介绍
架空输电线路的运行环境较为恶劣，具有点多、线长、面广等特点，而且长期暴露在野外，线路安全监控难度大，加之运维环境复杂多变，影响输电线路安全运行的外界因素不断增加，例如线路走廊内大规模种植高大树木、修建蔬菜大棚等违章建筑物等，特别是对于存在视觉偏差，不易人为测量的树木距离处，存在较大安全隐患。据调查，安徽省电力公司在2014年1月～2015年11月，共发生12起因树/竹障碍物而引起的生产事故，导致了较大的经济损失，影响电网的安全可靠性，按照输电线路运行规程的要求，线路管理部门需要定期对线路走廊开展巡视工作，对走廊内树木及建筑物与导线距离进行测量，对于距离小于安全距离的树木应及时砍伐。目前，输电运维管理部门测量导线与导线下方障碍物距离的最常见的方法是利用激光测距仪或电子经纬仪测量，激光测距仪或电子经纬仪测量障碍物的方法虽然运用广泛，操作简便，但是，测量精度偏低，且测量时必须选取水平操作平台，测量范围有限，无法对现场特殊区域测量，尤其是对线路走廊狭窄地区下成片的高大林木距离的测量容易受到地形限制。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述现有技术的不足，提供了一种用于输电线路的无人机测距装置，本专利技术能够准确地测量障碍物与输电线路之间的距离，且本专利技术的测量范围广、结构简单、成本低廉。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术措施：一种用于输电线路的无人机测距装置，包括主控电路、传感器电路、无线通信电路、CAN总线通信电路以及供电电路，其中，主控电路，用于接收后台服务指令，并根据所述服务指令做出相应动作，主控电路分别与传感器电路、无线通信电路、CAN总线通信电路之间双向通信连接；传感器电路，安装在飞行平台上，用于测量输电线路与障碍物之间的净空距离、水平距离以及垂直距离，并将其测量的距离信息分别通过主控电路、CAN总线通信电路传送至地面站的显示系统；无线通信电路，用于开启或关闭传感器电路；供电电路，其电源输出端分别与主控电路、传感器电路、无线通信电路、CAN总线通信电路的电源输入端相连。优选的，所述传感器电路包括激光测距单元、超声波测距单元、倾角测量单元，所述激光测距单元、超声波测距单元、倾角测量单元均与主控电路之间双向通信连接，激光测距单元、超声波测距单元、倾角测量单元的电源输入端均连接供电电路的电源输出端，其中，激光测距单元或超声波测距单元，用于测量飞行平台与输电线路之间的净空距离以及飞行平台与障碍物之间的净空距离；所述超声波测距单元还用于使飞行平台躲避障碍；倾角测量单元，用于测量输电线路与垂直方向的倾斜角度、障碍物与垂直方向的倾斜角度。优选的，所述主控电路包括主控芯片，所述主控芯片的型号为STM32F103芯片；所述主控芯片的引脚5分别连接第六电阻的一端、晶振的一端、第二十五电容的一端，主控芯片的引脚6分别连接第六电阻的另一端、晶振的另一端、第二十六电容的一端，所述第二十五电容的另一端、第二十六电容的另一端均接地；主控芯片的引脚7分别连接第九电阻的一端、第三十一电容的一端、复位开关的一端，所述第九电阻的另一端连接电源，主控芯片的引脚44连接第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端、复位开关的另一端、第三十一电容的另一端均接地，主控芯片的引脚25、引脚30、引脚31、引脚34、引脚37均连接激光测距单元；主控芯片的引脚12、引脚13均连接超声波测距单元；主控芯片的引脚21、引脚22、引脚42、引脚43均连接倾角测量单元；主控芯片的引脚14、引脚15、引脚16、引脚17、引脚26、引脚27、引脚28、引脚39、引脚40均连接无线通信电路；主控芯片的引脚32、引脚33均连接CAN总线通信电路。优选的，所述激光测距单元包括继电器，所述继电器的型号为HK4100F，所述继电器的引脚5分别连接第七电阻的一端、第一二极管的正极、三极管的发射极，所述第一二极管的负极连接电源，所述三极管的基极分别连接第七电阻的另一端、第八电阻的一端，所述第八电阻的另一端连接主控芯片的引脚25，三极管的集电极分别连接第二十九电容的一端、第三十电容的一端以及第一外部接口的1接口并接地，所述第二十九电容的另一端、第三十电容的另一端均连接第十电阻的一端、第十一电阻的一端、第一外部接口的2接口以及继电器的引脚1，所述第十电阻的另一端连接第一外部接口的3接口以及主控芯片的引脚34，所述第十一电阻的另一端连接第一外部接口的4接口以及主控芯片的引脚37，第一外部接口的6接口、7接口分别连接主控芯片的引脚30、引脚31，继电器的引脚2、引脚3均连接电源。进一步的，所述超声波测距单元包括第二十七电容、第二十八电容，所述第二十七电容的一端、第二十八电容的一端均连接第二外部接口的1接口以及电源，第二十七电容的另一端、第二十八电容的另一端均连接第二外部接口的2接口并接地，第二外部接口的3接口、4接口分别连接主控芯片的引脚12、引脚13。进一步的，所述倾角测量单元包括测量芯片，所述测量芯片的型号为MPU6050芯片；所述测量芯片的引脚23连接第十四电阻的一端以及主控芯片的引脚42，所述测量芯片的引脚24连接第十三电阻的一端以及主控芯片的引脚43，所述第十四电阻的另一端、第十三电阻的另一端、测量芯片的引脚8、引脚13均连接电源，测量芯片的引脚12连接主控芯片的引脚21，测量芯片的引脚9连接主控芯片的引脚22以及第十五电阻的一端，测量芯片的引脚10连接第三十二电容的一端，所述第三十二电容的另一端、第十五电阻的另一端均连接测量芯片的引脚11、引脚20、引脚1、引脚18并接地。进一步的，所述无线通信电路包括通信芯片和天线开关芯片，所述通信芯片的型号为SI4432芯片，天线开关芯片的型号为UPG2214TB系列芯片；所述通信芯片的引脚1分别连接第六电容的一端、第七电容的一端、第八电容的一端、第九电容的一端、第四电阻的一端以及电源，所述第六电容、第七电容、第八电容、第九电容的另一端均连接第十电容的一端并接地，所述第十电容的另一端分别连接第四电阻的另一端以及第一电感的一端，所述第一电感的另一端分别连接第十二电容的一端以及通信芯片的引脚2，所述第十二电容的另一端分别连接第十八电容的一端、第四电感的一端、第五电感的一端，所述第十八电容的另一端、第五电感的另一端均连接第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端分别连接第十五电容的一端、第十六电容的一端、第十七电容的一端并接地，所述第四电感的另一端分别连接第十七电容的另一端以及第三电感的一端，所述第三电感的另一端连接第二电感的一端以及第十六电容的另一端，所述第二电感的另一端连接第十一电容的一端以及第十五电容的另一端，所述第十一电容的另一端连接天线开关芯片的引脚3；通信芯片的引脚3连接第二十三电容的一端以及第六电感的一端，所述第六电感的另一端连接通信芯片的引脚4以及第二十四电容的一端，所述第二十四电容的另一端分别连接第十四电容的一端、第十九电容的一端并接地，所述第十四电容的另一端、第十九电容的另一端分别连接通信芯片的引脚5、引脚6，所述第二十三电容的另一端连接第二十二电容的一端，所述第二十二电容的另一端连接天线开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于输电线路的无人机测距装置，其特征在于：包括主控电路(10)、传感器电路(20)、无线通信电路(30)、CAN总线通信电路(40)以及供电电路(50)，其中，主控电路(10)，用于接收后台服务指令，并根据所述服务指令做出相应动作，主控电路(10)分别与传感器电路(20)、无线通信电路(30)、CAN总线通信电路(40)之间双向通信连接；传感器电路(20)，安装在飞行平台上，用于测量输电线路与障碍物之间的净空距离、水平距离以及垂直距离，并将其测量的距离信息分别通过主控电路(10)、CAN总线通信电路(40)传送至地面站的显示系统；无线通信电路(30)，用于开启或关闭传感器电路(20)；供电电路(50)，其电源输出端分别与主控电路(10)、传感器电路(20)、无线通信电路(30)、CAN总线通信电路(40)的电源输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于输电线路的无人机测距装置，其特征在于：包括主控电路(10)、传感器电路(20)、无线通信电路(30)、CAN总线通信电路(40)以及供电电路(50)，其中，主控电路(10)，用于接收后台服务指令，并根据所述服务指令做出相应动作，主控电路(10)分别与传感器电路(20)、无线通信电路(30)、CAN总线通信电路(40)之间双向通信连接；传感器电路(20)，安装在飞行平台上，用于测量输电线路与障碍物之间的净空距离、水平距离以及垂直距离，并将其测量的距离信息分别通过主控电路(10)、CAN总线通信电路(40)传送至地面站的显示系统；无线通信电路(30)，用于开启或关闭传感器电路(20)；供电电路(50)，其电源输出端分别与主控电路(10)、传感器电路(20)、无线通信电路(30)、CAN总线通信电路(40)的电源输入端相连。2.如权利要求1所述的一种用于输电线路的无人机测距装置，其特征在于：所述传感器电路(20)包括激光测距单元(21)、超声波测距单元(22)、倾角测量单元(23)，所述激光测距单元(21)、超声波测距单元(22)、倾角测量单元(23)均与主控电路(10)之间双向通信连接，激光测距单元(21)、超声波测距单元(22)、倾角测量单元(23)的电源输入端均连接供电电路(50)的电源输出端，其中，激光测距单元(21)或超声波测距单元(22)，用于测量飞行平台与输电线路之间的净空距离以及飞行平台与障碍物之间的净空距离；所述超声波测距单元(22)还用于使飞行平台躲避障碍；倾角测量单元(23)，用于测量输电线路与垂直方向的倾斜角度、障碍物与垂直方向的倾斜角度。3.如权利要求2所述的一种用于输电线路的无人机测距装置，其特征在于：所述主控电路(10)包括主控芯片(U1)，所述主控芯片(U1)的型号为STM32F103芯片；所述主控芯片(U1)的引脚5分别连接第六电阻(R6)的一端、晶振的一端、第二十五电容(C25)的一端，主控芯片(U1)的引脚6分别连接第六电阻(R6)的另一端、晶振的另一端、第二十六电容(C26)的一端，所述第二十五电容(C25)的另一端、第二十六电容(C26)的另一端均接地；主控芯片(U1)的引脚7分别连接第九电阻(R9)的一端、第三十一电容(C31)的一端、复位开关的一端，所述第九电阻(R9)的另一端连接电源，主控芯片(U1)的引脚44连接第十二电阻(R12)的一端，所述第十二电阻(R12)的另一端、复位开关的另一端、第三十一电容(C31)的另一端均接地，主控芯片(U1)的引脚25、引脚30、引脚31、引脚34、引脚37均连接激光测距单元(21)；主控芯片(U1)的引脚12、引脚13均连接超声波测距单元(22)；主控芯片(U1)的引脚21、引脚22、引脚42、引脚43均连接倾角测量单元(23)；主控芯片(U1)的引脚14、引脚15、引脚16、引脚17、引脚26、引脚27、引脚28、引脚39、引脚40均连接无线通信电路(30)；主控芯片(U1)的引脚32、引脚33均连接CAN总线通信电路(40)。4.如权利要求3所述的一种用于输电线路的无人机测距装置，其特征在于：所述激光测距单元(21)包括继电器，所述继电器的型号为HK4100F，所述继电器的引脚5分别连接第七电阻(R7)的一端、第一二极管(D1)的正极、三极管(Q1)的发射极，所述第一二极管(D1)的负极连接电源，所述三极管(Q1)的基极分别连接第七电阻(R7)的另一端、第八电阻(R8)的一端，所述第八电阻(R8)的另一端连接主控芯片(U1)的引脚25，三极管(Q1)的集电极分别连接第二十九电容(C29)的一端、第三十电容(C30)的一端以及第一外部接口的1接口并接地，所述第二十九电容(C29)的另一端、第三十电容(C30)的另一端均连接第十电阻(R10)的一端、第十一电阻(R11)的一端、第一外部接口的2接口以及继电器的引脚1，所述第十电阻(R10)的另一端连接第一外部接口的3接口以及主控芯片(U1)的引脚34，所述第十一电阻(R11)的另一端连接第一外部接口的4接口以及主控芯片(U1)的引脚37，第一外部接口的6接口、7接口分别连接主控芯片(U1)的引脚30、引脚31，继电器的引脚2、引脚3均连接电源。5.如权利要求4所述的一种用于输电线路的无人机测距装置，其特征在于：所述超声波测距单元(22)包括第二十七电容(C27)、第二十八电容(C28)，所述第二十七电容(C27)的一端、第二十八电容(C28)的一端均连接第二外部接口的1接口以及电源，第二十七电容(C27)的另一端、第二十八电容(C28)的另一端均连接第二外部接口的2接口并接地，第二外部接口的3接口、4接口分别连接主控芯片(U1)的引脚12、引脚13。6.如权利要求5所述的一种用于输电线路的无人机测距装置，其特征在于：所述倾角测量单元(23)包括测量芯片(U2)，所述测量芯片(U2)的型号为MPU6050芯片；所述测量芯片(U2)的引脚23连接第十四电阻(R14)的一端以及主控芯片(U1)的引脚42，所述测量芯片(U2)的引脚24连接第十三电阻(R13)的一端以及主控芯片(U1)的引脚43，所述第十四电阻(R14)的另一端、第十三电阻(R13)的另一端、测量芯片(U2)的引脚8、引脚13均连接电源，测量芯片(U2)的引脚12连接主控芯片(U1)的引脚21，测量芯片(U2)的引脚9连接主控芯片(U1)的引脚22以及第十五电阻(R15)的一端，测量芯片(U2)的引脚10连接第三十二电容(C32)的一端，所述第三十二电容(C32)的另一端、第十五电阻(R15)的另一端均连接测量芯片(U2)的引脚11、引脚20、引脚1、引脚18并接地。7.如权利要求6所述的一种用于输电线路的无人机测距装置，其特征在于：所述无线通信电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：董泽才，刘昌帅，吕孝平，冒文兵，任寅平，苏世，吴圣才，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网安徽省电力公司铜陵供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11